济南地铁堪称世界首条“泉下地铁”，部分施工国内罕见

济南轨交R1线成功下穿京沪高铁。资料片

创新谷站“经典繁方篆”装饰。

济南西站“泉涌荷韵”。

2019年1月1日,济南轨道交通1号线迎来全线通车的历史时刻,济南结束了不通地铁的历史。世界首条泉下地铁、下穿京沪高铁实现“零沉降”、全国首条清水混凝土干线……济南轨道交通1号线创造多项纪录。

建成世界首条泉下地铁

济南因泉闻名,地下泉脉丰富。因为途经济西富水溶洞群,济南轨道交通1号线也被称为世界首条泉下地铁。在施工过程中,为了解决漏水漏砂问题,中铁十四局项目团队完成了国内首次土压平衡盾构机在复杂工况下液氮垂直冻结和注浆加固、水中接收等施工。

他们从地面向洞门位置土体引孔后埋设冷冻管,再将液氮注入管内,随着液氮气化、挥发和不断向冻结管供给新的液氮,大量吸收周围土壤的热量后,使土壤冻结,直至形成满足要求的冻土墙,将接收端头的地下水以及流砂隔离。施工方前后一共用了36罐液氮,全山东一共9台液氮运输专用车,绝大部分都在这里。

施工过程中遇到1600米高强度富水中风化灰岩溶洞群,灰岩强度高达112Mpa,相当于房建混凝土强度的四倍。在这个过程中,他们更换了近20次刀头。硬度最高的地方,盾构机每掘进30米,就要换一次刀头。采用衡盾泥带压换刀施工时,施工方还专门请来了退役潜艇兵帮忙换刀头。

地铁施工的最大难题就在于水处理。受地形条件限制,R1线必须途经100多个溶洞组成的济西富水溶洞群。这片地域水量丰沛,储存量超100亿吨。

中铁十四局项目部参与设计了抽灌一体化装置,对地下水控制设计以封闭降水为主,再通过基坑降水抽灌一体化装置,可以将施工抽出的地下水80%以上回灌到地下。大杨庄站基坑施工时,有90多口井连续不断往外抽水,仅一个演马庄站车站工程全周期回灌量就相当于一个大明湖。

下穿京沪铁路，实现“零沉降”

地下穿越京沪铁路是R1线建设中最关键也是难度最大的环节。2017年7月17日晚上11点左右,中铁十四局“开拓二号”盾构机成功下穿时速350公里京沪高铁,完成了国内首个多重复杂工况下对运营高铁线路的下穿施工,沉降控制在0.3毫米以内,沉降值不足一张A4纸的厚度,实现了“零沉降”。

长达85米的盾构机在半径仅300米的曲线下穿,如同大卡车行驶时转了个90度急弯,已经达到盾构机转弯性能极限。而左右线两条隧道在埋深近30米的地下呈上下叠落布置,两条隧道的上下净距离仅有4米,对重达500吨的盾构机掘进精度控制提出了更高要求。

施工过程中,铁路桥墩和梁底共设置44个监测点。为了降低对京沪高铁桥桥桩影响,施工方在高铁桥桩和地铁隧道之间打设两排隔离桩。隔离桩深30米,每一根的直径为80厘米,能有效分隔施工区域和桥桩。通过隔离桩,有效控制了地层变化范围。

全国首条清水混凝土干线

济南轨道交通1号线作为泉城的首条地铁,从开始建设就备受世人瞩目,在建设工艺和施工方法上创造了多项之最。其中,最让济南人骄傲的,是济南轨道交通1号线定义为全国首条清水混凝土干线。其高架段7个车站均为岛式清水混凝土车站,且外侧梁、柱向外倾斜10度,在国内同类工程施工中尚属首例。面对施工经验和技术指标的空白,工艺创新势在必行。

为保证清水混凝土的施工效果,项目团队先后经过98次混凝土配比试验和4次样板试验,历时三个月,经过多次专家论证,才最终敲定施工方案。整条线路混凝土构件一次浇筑成型,无需任何外装饰,保证轨道交通1号线“素颜”亮相。同时,项目还采用了中建八局二公司自主生产的新型铝木模板,施工速度快、成型质量好、周转率高,保证了清水混凝土的一次浇筑成型。

355米!山东省内最长雨棚

在工研院站—创新谷站区间高架段AY16—AY38的施工中,中建八局二公司还刷新了国内架桥机架设U型梁小半径纪录。该段曲线段半径仅为310米,现有的运梁车和架桥机因转弯半径不足无法进行架设,使用龙门吊或汽车吊又面临很高的安全风险。为此,中建八局二公司项目团队利用BIM软件,建立了架桥机的三维模型,通过现场对比、建模分析,对工序和架桥机、梁上运梁车进行优化改造,直接使用架桥机完成该部分U型梁的架设,刷新了国内架桥机架设U型梁小半径的纪录。

在高架段玉符河站和地下段王府庄站间,该公司在高架与地下隧道的连接处,建设了355米的山东省内最长的雨棚,雨棚按照轨道的坡度设计安装,由聚碳酸酯板、白色百叶窗和铝板装饰,铝板与采光板相结合,综合考虑列车时速和空气动力,既能满足自然采光,又能减轻建筑结构负担。

跨双层交通施工,国内罕见

除了多项之最,中建八局二公司项目部还遇到了业内少见的跨双层交通施工。在紫薇路站—赵营站区间段,轨道交通1号线与济菏高速公路相互重叠,需要跨地面道路和高架桥进行施工,三层施工高度约有25米,两桥重叠部分跨度70米,斜交角为24度,工程桥体采用挂篮悬浇的施工方法,130米的梁体主跨共分为37段,采用托架、挂篮等方式在空中进行悬臂浇筑,整个施工过程,采用了全封闭挂篮,既保证了工程的进展,又不妨碍地面道路和济菏高速公路的正常通行。

预制U型梁吊装是建设过程中的另一个难点。轨道交通1号线高架桥体预制U型梁有966片之多,一片长度为18-34米,重达200吨,且为薄壁开口结构。一般的龙门吊四点提梁方法极易使U型梁受损,从而造成安全隐患,如何安全精准地吊装U型梁,成为中建八局二公司面对的另一挑战。

结合现场施工环境,施工团队创新采用了大型门式起重机吊装技术。工人在施工中,利用两台跨度为38米的门式起重机协同开展吊装工作,采用“地面驳运、定点上梁、跨外起吊、行走安装”的施工方法,避免梁体受到碰撞。为避免梁体被扭,项目团队在其中一辆天车的吊具上架设了平衡梁,通过销轴与吊具梁单销、双销连接,实现了四点起吊,三点平衡,使U型梁始终处于静定支撑状态。最终,他们高质量地完成了架设工作,没有一片U型梁因吊装过程中扭动、碰撞而受损。

（生活日报首席记者 王健）

[责任编辑：杨凡、徐琳琳]

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